La maggior parte delle persone pensa ai sistemi di trazione parallela come a quelli che si trovano nei robot cartesiani/gantry. Ma i sistemi di trazione parallela possono anche essere visti come due o più motori lineari che lavorano in parallelo da un singolo controller di unità. Ciò copre i robot in stile cartesia/gantry più altre principali aree di controllo del movimento, come robot ad alta precisione e ad alta precisione ad alta precisione con una risoluzione e accuratezza della posizione nel subnanometro fino a un intervallo ad alto picometro. Questi sistemi vanno in aree come ottica e microscopi, produzione di semiconduttori, macchine utensili, attuatori con elevata forza, attrezzature per test materiali, lavoro di scelta e posizione, operazioni di montaggio, maneggevolezza delle macchine utensili e saldatura ad arco. Tutto sommato, ci sono applicazioni sia nel mondo di micron che submicron.

Problemi di guida parallele
Il problema principale con tutti i sistemi di guida parallela è l'allineamento ortogonale: la capacità di mantenere quadrata l'asse parallelo. In sistemi basati meccanicamente come vite, rack e pignone, cintura e catena, il problema principale è il legame del sistema meccanico da disallineamento o tolleranze impilate. Nei sistemi di guida diretta, c'è un ulteriore problema di errore seno introdotto a causa di errori di installazione e varianze nei motori lineari.

La pratica più comune per superare questi problemi è guidare e controllare ogni lato del sistema parallelo in modo indipendente, ma sincronizzarli elettronicamente. Il costo di tale sistema è elevato perché ha bisogno del doppio dell'elettronica di trasmissione e di rilevamento della posizione di un sistema ad asse singolo. Aggiunge inoltre errori di sincronizzazione e monitoraggio che possono degradare le prestazioni del sistema.

La cosa che consente di collegare i motori a albero lineare in parallelo è un motore altamente reattivo. Il movimento dinamico generato da due motori identici a albero lineare è lo stesso quando viene dato lo stesso segnale di controllo.

Come per tutti i sistemi di guida parallela, i motori a albero lineare devono accoppiarsi fisicamente con un meccanismo che consente all'asse di avere un solo movimento a singolo grado di libertà. Ciò fa sì che i motori paralleli dell'albero lineare fungano da singola unità per consentire il funzionamento con un singolo encoder e singolo servodriver. E, poiché un motore a albero lineare correttamente installato funziona senza contatto, non può introdurre alcun legame meccanico nel sistema.

Queste dichiarazioni sono vere per qualsiasi motore lineare non contatto. I motori a albero lineare differiscono dagli altri motori lineari non contatti in diverse aree che consentono di funzionare bene in un'applicazione parallela.

Il design del motore dell'albero lineare colloca il magnete permanente al centro del campo elettromagnetico, rendendo il gap d'aria non critico. La bobina circonda completamente il magnete, quindi l'effetto netto del campo magnetico è forza. Ciò elimina praticamente qualsiasi variazione di forza causata da una differenza nel gap d'aria, attraverso il disallineamento o la lavorazione delle differenze, rendendo semplice l'allineamento e l'installazione del motore.

Tuttavia, l'errore sinusoidale - un grosso problema - potrebbe causare differenze di forza in qualsiasi motore lineare non contatto.

I motori lineari, come i motori a albero lineare, sono definiti come motori sincroni. In effetti, la corrente viene applicata alla bobina per formare un elettromagnete che si sincronizza nel campo magnetico dei magneti permanenti nella traccia del magnete. La forza in un motore lineare viene generata dalla resistenza relativa di questi campi magnetici e dall'angolo del loro disallineamento intenzionale.

In un sistema di trazione parallela, tutte le bobine e le tracce magnetiche diventano un singolo motore quando tutti i loro campi magnetici sono perfettamente allineati. Tuttavia, qualsiasi disallineamento delle bobine o delle tracce magnetiche causerà il disallineamento dei campi magnetici, producendo forze diverse in ciascun motore. Questa differenza di forza può, a sua volta, legare il sistema. Quindi l'errore sine è la differenza nelle forze prodotte dal disallineamento delle bobine o delle tracce magnetiche.

L'errore sinuso può essere calcolato dalla seguente equazione:

F_dif=F_gen× sin (2πd_dif/MP_nn)

DoveF_dif= differenza di forza tra le due bobine,F_gen= forza generata,D_dif= lunghezza del disallineamento, eMP_nn= tono magnetico da nord a nord.

La maggior parte dei motori lineari sul mercato sono progettati con un campo magnetico da nord a nord nell'intervallo da 25 a 60 mm con il pretesto di cercare di ridurre le perdite IR e la costante di tempo elettrico. Ad esempio, un disallineamento di soli 1 mm in un motore lineare con 30 mmnnIl tono produrrà una perdita di potenza di circa il 21%.

Il motore dell'albero lineare compensa questa perdita utilizzando un passo magnetico da nord a nord che riduce l'effetto dell'errore sinusoidale causato da disallineamento accidentale. Lo stesso disallineamento di 1 mm in un motore dell'albero lineare con un passo NN da 90 mm produrrà solo una perdita di potenza del 7%.

Sistemi paralleli
Il posizionamento veramente accurato è possibile solo per robot ad alto e ad alta precisione ad alta precisione quando il feedback è direttamente al centro della massa del punto di lavoro. Anche la generazione di forza dal motore dovrebbe concentrarsi proprio al centro della massa del punto di lavoro. Tuttavia, è in genere impossibile avere il motore e il feedback nella stessa identica posizione!

Mettere un encoder al centro della massa e usando motori paralleli a albero lineare equamente distanziati dal centro della massa dà il feedback desiderato e la generazione di forza nel centro di massa. Ciò non è possibile per altri tipi di sistemi a trazione parallela che richiedono due serie di encoder e serviri per creare questo tipo di unità parallela.

Il singolo drive/singolo codificatore funziona meglio in usi ultra-precisi e dà ai costruttori di sistemi a gantry un enorme vantaggio. In passato, i sistemi potrebbero aver avuto due diversi motori che guidavano viti a sfera separate utilizzando due diversi controller collegati elettronicamente o anche due motori lineari con due encoder collegati elettronicamente con due unità. Ora le stesse azioni possono provenire da due motori a albero lineare, un encoder e un amplificatore/driver, purché la rigidità nel sistema sia sufficientemente elevata.

Questo è anche un vantaggio per le applicazioni che necessitano di quantità estremamente elevate di forza. È possibile collegare in parallelo un numero qualsiasi di motori a albero lineare, aggiungendo così le loro forze insieme.